DE10047675A1

DE10047675A1 - Stator assembly for a synchronous machine with transverse flow guidance and synchronous machine

Info

Publication number: DE10047675A1
Application number: DE2000147675
Authority: DE
Inventors: Stefan Koll; Andreas Lange; Uwe Muehlberger
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-11
Also published as: EP1191663A2; EP1191663A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Statorbaueinheit für eine Synchronmaschine mit transversaler Flußführung, insbesondere eine Transversalflußmaschine mit mindestens einer Phase; DOLLAR A - mit einer, einer Phase zugeordneten, eine Ankerwicklung tragenden Statoreinheit, welche in Einbaulage einem Rotor unter Bildung eines, bezogen auf die Rotationsachse des Rotors der Synchronmaschine, in radialer Richtung angeordneten Luftspaltes zugeordnet ist; DOLLAR A - die Statoreinheit umfaßt zwei Reihen in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Zähne, wobei die in axialer Richtung nebeneinander angeordneter Zähne in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. DOLLAR A Die Erfindung ist gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: DOLLAR A - jede Statoreinheit umfaßt ein ringförmiges Jochelement aus einem metallischen Pulververbundwerkstoff und zwei mit diesem verbundene Zahnringe oder Zahnringsegmente.The invention relates to a stator assembly for a synchronous machine with transverse flux guidance, in particular a transverse flux machine with at least one phase; DOLLAR A - with a phase assigned stator unit carrying an armature winding, which in the installed position is assigned to a rotor with formation of an air gap arranged in a radial direction with respect to the axis of rotation of the rotor of the synchronous machine; DOLLAR A - the stator unit comprises two rows of teeth arranged one behind the other in the circumferential direction, the teeth arranged side by side in the axial direction being arranged offset to one another in the circumferential direction. DOLLAR A The invention is characterized by the following feature: DOLLAR A - each stator unit comprises an annular yoke element made of a metallic powder composite and two toothed rings or toothed ring segments connected to it.

Description

Die Erfindung betrifft eine Statorbaueinheit für eine Synchronmaschine mit transversaler Flußführung, insbesondere eine Transversalflußmaschine, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner eine Synchronmaschine mit transversaler Flußführung, insbesondere Transversalflußmaschine.The invention relates to a stator assembly for a synchronous machine transverse flow control, in particular a transverse flow machine, in the individual with the features from the preamble of claim 1; further a synchronous machine with transverse flow guidance, in particular Transverse flux.

Synchronmaschinen mit transversaler Flußführung, insbesondere Transversalflußmaschinen sind in verschiedenen Ausführungen aus einer Vielzahl von Druckschriften bekannt. Diese weisen eine permanente Magneterregung im Rotor auf. Bei einer Mehrzahl der bekannten Synchronmaschinen mit transversaler Flußführung sind dabei am Rotor entlang des Umfanges Permanentmagnete in einer Anzahl entsprechend der Polzahl der Maschine angeordnet. Die Magnete sind dazu im Rotor gemäß einer Sammleranordnung in Umfangsrichtung magnetisiert, wobei zwischen den Magneten entsprechende Flußleitstücke angeordnet sind. Dem Rotor ist eine Statorbaueinheit unter Bildung eines Luftspaltes zugeordnet. Die Statorbaueinheit der Maschine umfaßt sogenannte Schnittbandkerne aus magnetisch gut leitendem Material, beispielsweise Blechpaketen aus Eisen. Über diese wird der magnetische Fluß geführt. Auf der am Luftspalt gegenüberliegenden Seite jedes Pols befindet sich ein Permanentmagnet am Rotor. Je nach Ausführungsform der Maschine werden die magnetischen Feldlinien entweder über Rückschlußringe, welche eine Reihe von Permanentmagneten magnetisch kurzschließen oder sogenannte Flußleitstücke aus magnetisch gut leitfähigem Material, welche zwischen den Permanentmagneten angeordnet sind, geführt. Bei letztgenannter Lösung werden die in Umfangsrichtung abwechselnd magnetisierten Permanentmagnete tangential durchflossen. Mit dieser Art Maschine ist es möglich, gegenüber herkömmlichen Maschinen gleichen Bauvolumens eine wesentlich höhere Drehmomentdichte aufgrund der Möglichkeit, eine Erhöhung des Drehmomentes durch Erhöhung der Polzahl zu erreichen, zu erzielen. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Maschinen besteht jedoch darin, daß diese aus einer Vielzahl von Einzelteilen bestehen, so daß die Gesamtmaschine durch einen hohen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand charakterisiert ist.Synchronous machines with transverse flow guidance, in particular Transversal flux machines are in different versions from one Numerous publications known. These exhibit a permanent Magnetic excitation in the rotor. In a majority of the known Synchronous machines with transverse flow guidance are on the rotor along the circumference corresponding numbers of permanent magnets the number of poles of the machine. The magnets are in the rotor magnetized in the circumferential direction according to a collector arrangement, wherein Corresponding flux guide pieces are arranged between the magnets. The rotor is a stator assembly with the formation of an air gap assigned. The stator assembly of the machine includes so-called Cutting tape cores made of magnetically highly conductive material, for example Sheet metal packages made of iron. The magnetic flux is conducted over these. On the opposite side of each pole is at the air gap Permanent magnet on the rotor. Depending on the design of the machine the magnetic field lines are either via yoke rings, which magnetically short-circuit a series of permanent magnets or so-called flux guides made of magnetically highly conductive material, which are arranged between the permanent magnets. at the latter solution will alternate in the circumferential direction magnetized permanent magnets flow through tangentially. With this kind It is possible to machine the same compared to conventional machines Construction volume a much higher torque density due to Possibility of increasing the torque by increasing the To achieve the number of poles. A major disadvantage of the known However, machines consist of a large number of Individual parts exist, so that the overall machine through a high design and manufacturing effort is characterized.

Eine gattungsgemäße Ausführung einer Transversalflußmaschine, bei welcher der Schwerpunkt auf einer einfachen und kostengünstigen Fertigbarkeit liegt, ist aus der Druckschrift EP 1 005 136 A1 bekannt. Diese umfaßt einen Rotor und einen Stator. Im Rotor sind in Umfangsrichtung im Wechsel Permanentmagnete und Flußleitstücke montiert. Die Magnete sind in Umfangsrichtung und mit alternierender Polarität magnetisiert. Die dem Rotor zugeordnete Statorbaueinheit umfaßt eine Vielzahl einzelner weichmagnetischer Statorelemente, welche transversal zur Drehrichtung angeordnet sind. Die Statorelemente sind in Form von U-Jochen ausgeführt. Die U-Joche sind dabei gegenüber einer zur Drehachse der Maschine parallelen Richtung versetzt orientiert, so daß aufgrund der magnetischen Potentialdifferenz ein drehmomentbildender magnetischer Fluß erzeugt wird. Die Versetzung der Schenkel der U-förmigen Statorelemente gegenüber einer zur Drehachse der Maschine parallelen Richtung erfolgt um eine Polteilung. Gleiche Eigenschaften können erreicht werden, wenn anstelle der Statorelemente die Flußleitstücke schräg ausgebildet sind. Das Schließen der Magnetkreise erfolgt dann im Rotor über entsprechende Flußleitstücke, wodurch auf separate Rückschlußelemente am Stator verzichtet werden kann. Dabei werden die Flußleitstücke des Rotors in allen drei Dimensionen von magnetischem Fluß durchsetzt. Zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten sind diese vorzugsweise aus verpreßtem weichmagnetischem Pulver mit isotropen Eigenschaften hergestellt. Für die magnetisch leitfähigen Statorelemente werden in dieser Druckschrift mehrere Bauformen vorgeschlagen. A generic version of a transverse flux machine, at which is the focus on a simple and inexpensive Feasibility is known from EP 1 005 136 A1. This includes a rotor and a stator. In the rotor are in the circumferential direction Change permanent magnets and flux guide pieces mounted. The magnets are magnetized in the circumferential direction and with alternating polarity. The one The rotor-associated stator assembly comprises a large number of individual ones soft magnetic stator elements, which are transverse to the direction of rotation are arranged. The stator elements are in the form of U-yokes executed. The U-yokes are opposite one to the axis of rotation Machine oriented parallel offset, so that due to the magnetic potential difference a torque-generating magnetic River is generated. The displacement of the legs of the U-shaped Stator elements opposite one parallel to the axis of rotation of the machine Direction is by one pole pitch. The same properties can be achieved if the flux guide pieces are inclined instead of the stator elements are trained. The magnetic circuits are then closed in the rotor via appropriate flow guide pieces, which leads to separate Inference elements on the stator can be dispensed with. The Flow directors of the rotor in all three dimensions of magnetic flux interspersed. These are to avoid eddy current losses preferably made of compressed soft magnetic powder with isotropic Properties manufactured. For the magnetically conductive stator elements several designs are proposed in this document.

Bezüglich der Verlustbildung durch Wirbelströme bieten Preßteile aus weichmagnetischem Pulverwerkstoff hier jedoch die besten Eigenschaften. Bei Verwendung dieses Werkstoffes können die Statorelemente sowohl verschwenkt als auch nicht verschwenkt ausgeführt werden. Nachteilig erweist sich jedoch die gegenüber ferromagnetischen Material wesentlich schlechtere magnetische Leitfähigkeit. Gerade im Zahnbereich ist jedoch die magnetische Belastung der Statorelemente sehr hoch, da dort erhöhte Ummagnetisierungsverluste zu erwarten sind. Aufgrund der sehr hohen mechanischen Belastung im Zahnbereich ist es desweiteren fraglich, ob diesen mit den pulververpreßten Zähnen über einen längeren Zeitraum Stand gehalten werden kann. Desweiteren gestaltet sich eine kraftschlüssige Verbindung der Statorelemente mit dem Gehäuse aufgrund der Ausbildung der Statorbaueinheit aus einer Vielzahl von einzelnen Statorelementen sehr aufwendig.With regard to the loss formation due to eddy currents, pressed parts offer However, soft magnetic powder material has the best properties here. When using this material, the stator elements can both pivoted as well as not pivoted. adversely however, it proves to be essential compared to ferromagnetic material poorer magnetic conductivity. Especially in the tooth area the magnetic load on the stator elements is very high since there increased Magnetic reversal losses are to be expected. Because of the very high mechanical stress in the tooth area, it is also questionable whether this with the powder-pressed teeth over a longer period of time Stand can be held. Furthermore, one develops non-positive connection of the stator elements to the housing the formation of the stator assembly from a large number of individual Stator elements very complex.

In einer weiteren Lösung gemäß dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, die Statorelemente als schnittbandkernähnliche Gebilde auszuführen. Dabei wird kernorientiertes Blech verwendet, wobei die Blechung entlang dem Verlauf des magnetischen Flußes verläuft. Bezüglich der magnetischen Leitfähigkeit und der Verlustbildung weisen derartige Statorelemente zwar gute Eigenschaften auf, diese sind jedoch in der Herstellung vergleichsweise aufwendig und damit sehr kostspielig. Mit einer derartigen Ausführung ist außerdem die Herstellung von in Umfangsrichtung verschwenkten Statorelementen, insbesondere den zahnbildenden Schenkeln nicht ohne weiteres möglich.Another solution according to this document proposes to execute the stator elements as structures similar to a cutting tape core. there core-oriented sheet metal is used, the sheet metal being along the The course of the magnetic flux runs. Regarding the magnetic Conductivity and loss formation have such stator elements good properties, but these are in the making comparatively complex and therefore very expensive. With such a Execution is also the production of in the circumferential direction pivoted stator elements, especially the tooth-forming Thighs not easily possible.

Der dritte Lösungsansatz gemäß dem gattungsbildenden Stand der Technik besteht darin, die Statorelemente aus gestanzten Blechsegmenten zusammenzufügen. Die Blechung erfolgt dabei in Umfangsrichtung. Bei dem die Spule umschließenden Statorfluß verhindert die Blechung weitgehend die Wirbelstrombildung. Da der luftspaltnahe kraftbildende Fluß an den Polkanten jedoch senkrecht zur Blechung eintritt, ist in diesem Bereich mit nicht unerheblichen Wirbelstromverlusten zu rechnen. Auch diese Lösung gestaltet sich bezüglich der Anbindung der einzelnen Statorelemente an das Gehäuse sehr aufwendig.The third approach according to the generic state of the Technology consists of the stator elements made of stamped sheet metal segments put together. The lamination takes place in the circumferential direction. at The sheet metal prevents the stator flux enclosing the coil largely the eddy current formation. Since the air-gap-forming river at the pole edges, however, perpendicular to the sheet metal is in this Area with not inconsiderable eddy current losses. Also this solution is designed with regard to the connection of the individual Stator elements on the housing are very complex.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Stator, insbesondere eine Statorbaueinheit einer Synchronmaschine der eingangs genannten Art und eine Synchronmaschine derart weiterzuentwickeln, daß insbesondere der Aufbau der Statorbaueinheit durch geringe Kosten, minimale Bauteilanzahl, einfache Montage sowie gute magnetische Leitfähigkeit und minimalen magnetischen Verlusten charakterisiert ist.The invention was therefore based on the object of a stator, in particular a stator assembly of a synchronous machine of the type mentioned and to further develop a synchronous machine such that in particular the construction of the stator unit through low costs, minimal Number of components, easy assembly and good magnetic conductivity and minimal magnetic losses is characterized.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The solution according to the invention is characterized by the features of claims 1 and 15 characterized. Advantageous configurations are in the Subclaims described.

Die Statorbaueinheit für eine Synchronmaschine mit transversaler Flußführung, insbesondere eine Transversalflußmaschine mit mindestens einer Phase, mit einer einer Phase zugeordneten, eine Ankerwicklung tragenden Statoreinheit, welche in Einbaulage einem Rotor unter Bildung eines, bezogen auf die Rotationsachse der Synchronmaschine, in radialer Richtung angeordneten Luftspaltes zugeordnet ist, umfaßt zwei Reihen von in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Zähnen bzw. Zahnelementen, wobei die in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Zahnelemente in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird die einer Phase zuordenbare Statoreinheit aus einem ringförmigen pulvermetallurgisch hergestellten Jochelement, welches aus einem weichmagnetischen Pulververbundwerkstoff besteht, und zwei mit diesem verbundenen offenen oder geschlossenen Zahnringen gebildet. Anstelle der in der Ausführung gemäß dem Stand der Technik verwendeten einzelnen Statorelemente tritt nunmehr eine Kombination aus Zahnringen und einer inneren Jochstruktur. Die Zahnringe werden aus ferromagnetischen Werkstoffen gefertigt und können daher auch als Weicheiseneinheiten bezeichnet werden. Die Zahnringe sind bezüglich der Anzahl ihrer einzelnen Zähne bzw. Zahnelemente und der äußeren Abmessungen identisch ausgeführt und in Umfangsrichtung um eine Polteilung zueinander versetzt am ringförmigen Jochelement angeordnet.The stator assembly for a synchronous machine with a transverse one Flow guidance, in particular a transverse flux machine with at least a phase, with an armature winding assigned to a phase bearing stator unit, which in the installed position forms a rotor one, based on the axis of rotation of the synchronous machine, in radial Direction arranged air gap is assigned comprises two rows of teeth arranged one behind the other in the circumferential direction or Tooth elements, which are arranged side by side in the axial direction Tooth elements are arranged offset to one another in the circumferential direction. According to the invention, the stator unit which can be assigned to a phase is formed an annular powder metallurgically produced yoke element, which consists of a soft magnetic powder composite, and two with this connected open or closed gear rings. Instead of the one used in the design according to the prior art individual stator elements now occur a combination of toothed rings and an inner yoke structure. The gear rings are made made of ferromagnetic materials and can therefore also be used as Soft iron units are called. The gear rings are related to the Number of their individual teeth or tooth elements and the outer Dimensions carried out identically and in the circumferential direction by one Pole pitch offset from each other on the annular yoke element.

Eine Vielzahl von Zahnelementen, welche im Axialschnitt betrachtet in axialer Richtung auf einem gemeinsamen Durchmesser, bezogen auf die Symmetrieachse der elektrischen Maschine liegen, beziehungsweise welche sich bei der Projizierung auf die Symmetrieachse durch einen gemeinsamen Punkt auf dieser beschreiben lassen, bilden dabei eine sogenannnte Weicheiseneinheit. Zur Realisierung eines U-förmigen Querschnittes mit zueinander versetzten Schenkeln erfolgt die Kopplung der als Zahnringe ausgeführten Weicheiseneinheiten über das ringförmige Jochelement.A variety of tooth elements, which is viewed in axial section in axial direction on a common diameter, based on the Axis of symmetry of the electrical machine, respectively which is projected onto the axis of symmetry by a Have a common point described on it, form a so-called soft iron unit. To realize a U-shaped Cross-section with mutually offset legs, the coupling takes place of the soft iron units designed as toothed rings over the ring-shaped Yoke.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß aufgrund der in Umfangsrichtung einteilig ausgeführten Elemente der Montageaufwand für eine einzelne Statoreinheit erheblich minimiert wird, da lediglich eine Befestigung beziehungsweise Fixierung der einzelnen Elemente in Umfangsrichtung erforderlich ist, wobei über diese Befestigung die Fixierung in axialer Richtung vorzugsweise mit vorgenommen wird.The solution according to the invention has the advantage that due to the in Circumferential direction one-piece elements of the assembly effort for a single stator unit is significantly minimized because only one Fastening or fixing the individual elements in Circumferential direction is required, the Fixation in the axial direction is preferably carried out with.

Vorzugsweise sind die Weicheiseneinheiten in Umfangsrichtung sternförmig ausgeführt, so daß diese eine Vielzahl von einzelnen, sich in Richtung des Rotors vom ringförmigen Jochelement wegerstreckenden und Zahnelemente beschreibende Vorsprünge aufweisen. Die Anordnung der die Zahnelemente beschreibenden Vorsprünge der Weicheiseneinheiten in Umfangsrichtung erfolgt entsprechend der Konfiguration des Rotors mit einem bestimmten Abstand zueinander. Vorzugsweise sind die die Zahnelemente bildenden Vorsprünge einer Weicheiseneinheit, das heißt eines Zahnringes über einen gemeinsamen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Grundkörper, mit welchem diese vorzugsweise eine bauliche Einheit bilden oder einteilig aus diesem gefertigt sind, mit dem ringförmigen Rückschlußelement gekoppelt.The soft iron units are preferably star-shaped in the circumferential direction executed so that this a variety of individual, towards the And extending away from the annular yoke element Have projections describing tooth elements. The arrangement of the the protrusions of the soft iron units in FIG The circumferential direction is carried out in accordance with the configuration of the rotor a certain distance from each other. They are preferably the Protrusions forming a soft iron unit, that is a toothed ring over a common, in the circumferential direction extending base body, with which this preferably a structural Form unit or are made in one piece from this with the annular yoke element coupled.

In einer besonders bevorzugten Ausführung wird der einzelne Zahnring, inbesondere die einzelne Weicheiseneinheit von einem in axialer Richtung beschichteten Blechpaket gebildet, welche in axialer Richtung hintereinander aufgeschichtete ringförmige Elemente aus entsprechend gestanztem Blech umfassen. In Umfangsrichtung betrachtet weist dabei jedes einzelne ringförmige Blechelement und damit jedes Blechpaket im Bereich der zum Rotor hin ausgerichteten Umfangsfläche randoffene Aussparungen zur Bildung der die Zahnelemente beschreibenden Vorsprünge auf. Diese randoffenen Aussparungen sind über den Umfang jedes einzelnen, ringförmig ausgestalteten Blechelementes und damit auch des gesamten Blechpaketes in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet. In Umfangsrichtung weist jedes einzelne ringförmig gestaltete Blechelement und in der Gesamtheit der in axialer Richtung aufgeschichteten Blechelemente jedes Blechpaket eine im wesentlichen sternförmige Kontur auf. Die Anzahl der in Einbaulage in axialer Richtung hintereinander angeordneten beziehungsweise aufgeschichteten ringförmigen Einzelblechelemente hängt dabei von der Auslegung der gesamten elektrischen Maschine ab. Die Ausbildung der als Weicheiseneinheiten fungierenden Zahnringe aus Blechpaketen gewährleistet eine gute Permeabilität im Zahnbereich und minimiert die auftretenden Wirbelstromverluste. Die gute Permeabilität des Blechs beziehungsweise der einzelnen Blechelemente trägt der magnetischen Belastung im luftspaltnahen Zahnbereich Rechnung. Die Blechung in axialer Richtung verhindert, daß sich durch den an den Polkanten angreifenden kraftbildenden Fluß Wirbelströme ausbilden. Desweiteren weisen die Blechzähne eine ausreichende mechanische Festigkeit auf. Damit sich über den Maschinenumfang keine zusätzlichen Kreisströme bilden, sind die Blechringe vorzugsweise an mindestens einer Stelle des Umfanges unterbrochen, das heißt aufgetrennt ausgeführt, was der offenen Ausführung der Zahnringe entspricht. Die Unterbrechung erfolgt dabei im Bereich zweier einander in Umfangsrichtung benachbart angeordneter Zahnelemente und erstreckt sich vorzugsweise auch nicht über eine Zahnlücke hinweg. Durch mehrmalige Unterbrechung entstehen Zahnringsegmente. Diese sollten jedoch, um den Vorteil der einfachen Montage zusammenhängender Strukturen nicht zu riskieren eine Mindestanzahl von Zahnelementen umfassen.In a particularly preferred embodiment, the individual toothed ring, in particular the single soft iron unit from one in the axial direction coated laminated core formed, which in the axial direction successive layered annular elements from accordingly include stamped sheet metal. Viewed in the circumferential direction points every single annular sheet metal element and thus every sheet stack in Area of the peripheral surface oriented towards the rotor that is open at the edge Cutouts to form the descriptive of the tooth elements Ledges on. These open-edge recesses are over the circumference each individual, ring-shaped sheet metal element and thus also of the entire laminated core distributed at regular intervals arranged. In the circumferential direction, each one has an annular design Sheet metal element and in the entirety of the axial direction layered sheet metal elements each sheet stack one essentially star-shaped contour. The number in the installed position in the axial direction arranged or stacked one behind the other annular single sheet elements depend on the design of the entire electrical machine. The training of as Soft iron units acting toothed rings from sheet metal packages ensures good permeability in the tooth area and minimizes the eddy current losses occurring. The good permeability of the sheet or the individual sheet metal elements carries the magnetic Load in the tooth area near the air gap. The sheet metal in axial direction prevents that from the on the pole edges attack eddy currents. Furthermore the sheet metal teeth have sufficient mechanical strength. So that there are no additional circulating currents over the scope of the machine form, the sheet metal rings are preferably at least at one point of the The circumference is interrupted, that is, it is carried out separately from what is open Execution of the gear rings corresponds. The interruption takes place in the Area of two adjacent to each other in the circumferential direction Tooth elements and preferably does not extend over one Gap between teeth. Due to repeated interruptions Toothed ring segments. However, these should take advantage of the simple Assembling related structures not to risk a Include minimum number of tooth elements.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet aufgrund der im wesentlichen ringförmigen Struktur der einzelnen Elemente die Möglichkeit einer einfachen Zuordnung der einzelnen Elemente zueinander in Umfangsrichtung - beispielsweise wie erfindungsgemäß vorgesehen mit Versatz um eine Polteilung.The solution according to the invention essentially offers ring structure of each element the possibility of a simple assignment of the individual elements to each other in Circumferential direction - for example as provided according to the invention Offset by one pole pitch.

Die Kopplung der Zahnringe beziehungsweise Weicheiseneinheiten mit dem ringförmigen Jochelement kann dabei jeweils einzeln oder über ein gemeinsames Befestigungselement kraft- und/oder formschlüssig mit dem ringförmigen Jochelement erfolgen. Bei Ausführungen mit Kraftschluß werden vorzugsweise die Zahnringe mit ringförmigem Jochelement mittels einer Preßverbindung zusammengefügt. Dies bietet den Vorteil, daß aufgrund des Fehlens des reinen Stoffschlußes keine Abhängigkeit der Betriebsdauer von den verwendeten Verbundwerkstoffen vorliegt. Die konkrete Ausgestaltung der Preßverbindung kann dabei unterschiedlich erfolgen. Die Auswahl des Verfahrens liegt dabei im Ermessen des zuständigen Fachmannes. Coupling the toothed rings or soft iron units with the annular yoke element can be individually or via a common fastener non-positively and / or positively with the annular yoke element. For versions with frictional connection are preferably the toothed rings with an annular yoke element a press connection put together. This has the advantage that due to the lack of a pure material connection, no dependency on the Operating time of the composite materials used. The the specific configuration of the press connection can vary respectively. The choice of procedure is at the discretion of responsible specialist.

Das sich ringförmig in Umfangsrichtung erstreckende Jochelement kann in Umfangsrichtung betrachtet
The yoke element which extends in a ring in the circumferential direction can be viewed in the circumferential direction

a) in one piece, or
b) a multi-part

ausgeführt sein. Bei Ausführung entsprechend der Variante b) wird die ringförmige Kontur durch Befestigung der Teilelemente des Jochelementes am Gehäuse der Synchronmaschine oder einem mit diesem verbundenen Gehäuseteil in Umfangsrichtung fixiert.be executed. When executed in accordance with variant b) annular contour by fastening the partial elements of the yoke element on the housing of the synchronous machine or one connected to it Housing part fixed in the circumferential direction.

Die die Wicklung tragende Statoreinheit aus ringförmigem Jochelement und Zahnringen beziehungsweise Weicheiseneinheit kann als kompakte und bereits vormontierte Grundbaueinheit angeboten werden und in eine Statorbaueinheit einer Synchronmaschine mit transversaler Flußführung, insbesondere das Statorgehäuse auf einfache Art und Weise integriert werden. Die Anzahl der gegeneinander in axialer und radialer Richtung zu fixierenden Bauelemente ist gering und die Fixierung erfolgt bereits auf Grundlage der Ausführung der Statorbaueinheit. Zwischen den beiden Zahnringen wird die Ankerwicklung angeordnet. Die gesamte Einheit inclusive der Ankerwicklung kann mit einem Isoliermittel, beispielsweise einem Isolierharz getränkt werden. Der Teilbereich der Statoreinheit in Form des ringförmigen Jochelementes aus pulvermetallurgisch hergestelltem Material bietet den Vorteil isotroper, magnetischer und elektrischer Eigenschaften. Entsprechend der Statorkonstruktion ist dieser Bereich lediglich als Rückschlußbereich für den magnetischen Fluß zwischen den Zahnringen erforderlich. Die aufgrund der Werkstoffeigenschaften an Pulververbundwerkstoffen bedingte schlechtere Permeabilität in diesem Bereich kann wegen des gegenüber den Zahnringen vergrößerten Flußquerschnittes in Kauf genommen werden. The stator unit carrying the winding and consisting of an annular yoke element and Toothed rings or soft iron unit can be compact and pre-assembled basic unit are offered and in one Stator assembly of a synchronous machine with transverse flow guidance, especially the stator housing integrated in a simple manner become. The number of against each other in the axial and radial directions fixing components is small and the fixation is already on Basis for the execution of the stator assembly. Between the two The armature winding is arranged in toothed rings. The whole unit including the armature winding can with an insulating agent, for example be soaked in an insulating resin. The section of the stator unit in shape of the annular yoke element made of powder metallurgy Material offers the advantage of isotropic, magnetic and electrical Characteristics. This area corresponds to the stator design only as an inference area for the magnetic flux between the Tooth rings required. The due to the material properties Powder composite materials caused poorer permeability in this Area may be enlarged due to the tooth rings River cross-section to be accepted.

Desweiteren bietet die Verwendung ringförmiger Strukturen - eines ringförmigen Jochelementes sowie der Zahnringe - den Vorteil einer erhöhten Festigkeit.Furthermore, the use of ring-shaped structures - one annular yoke element and the toothed rings - the advantage of a increased strength.

Das ringförmige Jochelement umfaßt im Querschnitt betrachtet wenigstens drei Teilabschnitte - einen ersten Teilabschnitt, einen zweiten Teilabschnitt und einen dritten Teilabschnitt. Die beiden Zahnringe sind jeweils dem ersten und dem dritten Teilabschnitt zugeordnet. Die Anordnung der Ankerwicklung erfolgt zwischen den beiden Zahnringen im zweiten Teilabschnitt. Die einzelnen Abschnitte sind bezüglich ihrer Abmessungen derart ausgeführt, daß der zweite Teilabschnitt jeweils eine Anschlagfläche in axialer Richtung für einen Zahnring bildet.Viewed in cross section, the annular yoke element comprises at least three sections - a first section, a second section and a third section. The two gear rings are each the assigned to the first and the third subsection. The arrangement of the Armature winding takes place between the two toothed rings in the second Subsection. The individual sections are in terms of their dimensions executed such that the second section each has a stop surface forms in the axial direction for a toothed ring.

Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist jedem Zahnring desweiteren eine Endscheibe zur Begrenzung der Bewegbarkeit in axialer Richtung zugeordnet. Zusätzlich sind Mittel zur Verspannung der Elemente Zahnring, Jochelement und Endscheibe in axialer Richtung vorgesehen. Diese Mittel werden vorzugsweise von den Befestigungselementen zur Lagefixierung in axialer Richtung und in Umfangsrichtung der Zahnringe gegenüber dem Jochelement gebildet.In another aspect of the invention, each toothed ring is further an end plate to limit the mobility in the axial direction assigned. In addition, means for bracing the tooth ring elements, Yoke element and end plate provided in the axial direction. This means are preferably used by the fasteners for fixing the position in axial direction and in the circumferential direction of the toothed rings with respect to Yoke element formed.

Bei Statorbaueinheiten mehrphasiger Maschinen mit einer bestimmten Anzahl an Phasen ist eine entsprechende Nebeneinanderschaltung einzelner Statoreinheiten entsprechend der Anzahl der Phasen erforderlich. Dabei besteht die Möglichkeit der Fixierung der einzelnen Statoreinheiten hinsichtlich ihrer Lage in axialer Richtung und in radialer Richtung durch Befestigung an einem Gehäuse und/oder zusätzliche Befestigung untereinander, beispielsweise mittels entsprechender formschlüssiger Elemente, wobei die einzelnen Statoreinheiten mit entsprechenden zueinander komplementären Ausnehmungen und Vorsprüngen versehen werden müßten. In the case of stator units of multiphase machines with a specific one The number of phases is a corresponding connection in series individual stator units required according to the number of phases. It is possible to fix the individual stator units with regard to their position in the axial direction and in the radial direction Attachment to a housing and / or additional attachment with each other, for example by means of corresponding positive Elements, the individual stator units with corresponding complementary recesses and projections should be.

Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Zahnring in Umfangsrichtung auch unterteilt ausgeführt sein. In diesem Fall erfolgt die Unterteilung jedoch derart, daß das einzelne Zahnringsegment eine Mehrzahl von Zahnelementen trägt. Auch diese Lösung bietet die gleichen Vorteile, wie bereits genannt. Lediglich die Anzahl der zur Lagefixierung erforderlichen Befestigungselemente erhöht sich, weshalb Unterteilungen in Segmente nur mit minimaler Anzahl vorzusehen sind. Bei dieser Ausführung treten aufgrund der durch die Segmente bedingten Unterbrechungen keine Kreisströme in in den Zahnringen auf.In a further aspect of the invention, the toothed ring in Circumferential direction can also be divided. In this case the Subdivision, however, such that the individual toothed ring segment is a Carries a plurality of tooth elements. This solution also offers the same Advantages, as already mentioned. Only the number of those to fix the position required fasteners increases, which is why subdivisions in Segments should only be provided with a minimum number. At this Execution occur due to the due to the segments Interruptions no circular currents in the gear rings.

Die erfindungsgemäße Lösung für die Ausgestaltung von Statorbaueinheiten ist unabhängig von der Art der Synchronmaschinen mit transversaler Flußführung - Außenläufer oder Innenläufer - geeignet. Vorzugsweise findet die erfindungsgemäße Lösung jedoch für Transversalflußmaschinen mit Außenläufer Anwendung, da bei Ausbildung der Statorbaueinheit als Innenstator die Länge der Ankerwicklung gegenüber einer Ausführung als Außenstator reduziert wird.The inventive solution for the design of Stator modules are independent of the type of synchronous machines transverse flow guidance - external or internal runner - suitable. However, the solution according to the invention is preferably found for Transversal flux machines with external rotor application, because during training the stator assembly as the inner stator the length of the armature winding compared to an outer stator version.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dabei für Synchronmaschinen mit transversaler Flußführung unabhängig von deren Betriebsweise als Motor oder Generator geeignet. Die Anwendung kann sowohl in stationären als auch mobilen Anlagen erfolgen.The solution according to the invention is for synchronous machines transverse flow control regardless of its mode of operation as a motor or generator suitable. The application can be used in both stationary and also mobile systems take place.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is described below with reference to figures explained. The following is shown in detail:

Fig. 1a und 1b verdeutlichen in schematisch vereinfachter Darstellung in zwei Ansichten den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Statoreinheit; Figs. 1a and 1b illustrate in simplified schematic representation of two views of the basic structure of a stator according to the invention designed;

Fig. 2 verdeutlicht anhand einer dreihphasigen Synchronmaschine mit transversaler Flußführung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Statorbaueinheit. Fig. 2 illustrates the basis of a synchronous machine with transverse flux dreihphasigen the basic structure of a stator assembly according to the invention designed.

Die Fig. 1 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt einer Statorbaueinheit 1 eine Synchronmaschine 2 mit transversaler Flußführung, insbesondere Transversalflußmaschine, den Grundaufbau einer einer Phase zugeordneten und einer Ankerwicklung 3 tragenden Statoreinheit 4. Die Statoreinheit 4 stellt dabei ein Element der Statorbaueinheit 1 dar. Die Statoreinheit 4 ist in einem, hier im einzelnen nicht dargestellten Statorgehäuse angeordnet. In diesem Gehäuse ist ein Rotor 5 der Synchronmaschine 2 mit transversaler Flußführung gelagert. Die Statoreinheit 4 ist dem Rotor 5, insbesondere einer Phase unter Bildung eines Luftspaltes 6 zugeordnet. Im dargestellten Fall ist der Rotor 5 als Außenläufer ausgeführt, das heißt die Statorbaueinheit 1 bildet einen Innenstator und die Statoreinheit 4 ist Bestandteil des Innenstators. Die Statoreinheit 4 beschreibt in einer Ansicht im Axialschnitt der elektrischen Maschine gemäß Fig. 1 bei Projizierung in eine durch die Rotationsachse R des Rotors und einer Senkrechte zu dieser S beschreibbaren Ebene E im wesentlichen U-förmig ausgebildete Querschnittsfläche. Die Statoreinheit 4 umfaßt zu diesem Zweck ein ringförmig gestaltetes Jochelement 7, welches die Funktion eines Rückschlußelementes ausübt und das mit zwei als Zahnringe 8 und 9 ausgeführten Weicheiseneinheiten 10 beziehungsweise 11 eine bauliche Einheit 12 bildet. Der Begriff Weicheisenheiten steht dabei für Elemente aus weichmagnetischen Werkstoffen. Die Zahnringe 8 und 9 sind derart aufgebaut, daß diese im Querschnitt betrachtet zwei Schenkel 13 und 14 der Statoreinheit 4 bilden. In Funktionslage stehen die Schenkel 13 und 14 den Permanentmagneten des Rotors 5 gegenüber. Die Schenkel 13 und 14 sind in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt um eine Polteilung. Diese werden von den Zähnen 15.1 bis 15.n beziehungsweise 16.1 bis 16.n der Zahnringe 8 und 9 gebildet. Innerhalb der Schenkel 13 und 14, das heißt zwischen den Zahnringen 8 und 9 befindet sich von drei Seiten umschlossen die in Umfangsrichtung verlaufende Ankerwicklung 3. Die Zähne 15.1 bis 15.n beziehungsweise 16.1 bis 16.n gemäß Fig. 1b der Zahnringe 8 und 9 sind in Umfangsrichtung mit einer Teilung im bestimmten Verhältnis zur Polteilung T am Rotor 5 voneinander beabstandet angeordnet. Zur Realisierung einer einfachen Montage sind die Weicheiseneinheiten 10 und 11 in Form von Zahnringen 8 und 9 ausgeführt. Vorzugsweise werden die Zahnringe 8 und 9 als axial geschichtete Blechpakete ausgeführt. Jeder Zahnring 8 beziehungsweise 9 der Statoreinheit 4 umfaßt dazu eine Mehrzahl von in axialer Richtung hintereinander angeordneten ringförmigen Elementen in Form von Blechplatten 17.1 bis 17.n beziehungsweise 18.1 bis 18.n. Die Beabstandung der Zähne 15.1 bis 15.n beziehungsweise 16.1 bis 16.n mit einer bestimmten Teilung T zueinander wird durch Ausführung beziehungsweise Ausbildung randoffener Schütze 19.1 bis 19.n für die Zähne 15.1 bis 15.n und 20.1 bis 20.n für die Zähne 16.1 bis 16.n des Zahnringes 9 realisiert. Die randoffenen Schlitze erstrecken sich dabei bei Ausbildung der Statoreinheit 4 als ein Element der Statorbaueinheit 1 in Form des Innenstators vom Bereich des Außenumfanges 21 beziehungsweise 22 der Blechplatten 17.1 bis 17.n beziehungsweise 18.1 bis 18.n in radialer Richtung zur zum Rotor 5 hinweisenden Fläche 23 des Jochelementes. Die randoffenen Schlitze sind desweiteren in axialer Richtung koaxial zur Rotationsachse R des Rotors 5 ausgeführt. Die durch die randoffenen Schlitze 19.1 bis 19.n beziehungsweise 20.1 bis 20.n gebildeten Öffnungen weisen immer zum Luftspalt beziehungsweise Rotor 5 hin. Das Jochelement 7 ist aus einem verpreßten Pulververbundwerkstoff hergestellt. Als Grundmaterial wird dabei Metallpulver verwendet. Die Pulver werden dann verpreßt zu sogenannten Grünlingen. Diese werden entweder kalt oder unter erhöhter Temperatureinwirkung zur Erzielung bestimmter Eigenschaften verpreßt. Unter Umständen kann eine Nachbehandlung vorgesehen werden. FIG. 1 illustrated with reference to a detail of an axial section of a stator 1, a synchronous machine 2 with transverse flux, in particular transverse flux machine, assigned to the basic structure of a phase and an armature winding 3 bearing stator unit 4. The stator unit 4 represents an element of the stator assembly 1. The stator unit 4 is arranged in a stator housing, not shown in detail here. A rotor 5 of the synchronous machine 2 with transverse flux guidance is mounted in this housing. The stator unit 4 is assigned to the rotor 5 , in particular to a phase with the formation of an air gap 6 . In the case shown, the rotor 5 is designed as an external rotor, that is, the stator assembly 1 forms an inner stator and the stator unit 4 is part of the inner stator. The stator unit 4 describes in a view in axial section of the electrical machine according to FIG. 1 when projected into a cross-sectional area which is essentially U-shaped and can be described by the axis of rotation R of the rotor and a plane E which can be written to this S. For this purpose, the stator unit 4 comprises a ring-shaped yoke element 7 , which performs the function of a yoke element and which forms a structural unit 12 with two soft iron units 10 and 11 designed as toothed rings 8 and 9 . The term soft iron units stands for elements made of soft magnetic materials. The toothed rings 8 and 9 are constructed such that, viewed in cross section, they form two legs 13 and 14 of the stator unit 4 . In the functional position, the legs 13 and 14 face the permanent magnets of the rotor 5 . The legs 13 and 14 are offset from one another in the circumferential direction by a pole pitch. These are formed by the teeth 15.1 to 15 .n or 16.1 to 16.n of the toothed rings 8 and 9 . The armature winding 3 running in the circumferential direction is enclosed on three sides within the legs 13 and 14 , that is to say between the toothed rings 8 and 9 . The teeth 15.1 to 15 .n or 16.1 to 16.n according to FIG. 1b of the toothed rings 8 and 9 are spaced apart from one another in the circumferential direction with a division in a specific ratio to the pole pitch T on the rotor 5 . To implement simple assembly, the soft iron units 10 and 11 are designed in the form of toothed rings 8 and 9 . The toothed rings 8 and 9 are preferably designed as axially layered laminated cores. For this purpose, each toothed ring 8 or 9 of the stator unit 4 comprises a plurality of annular elements arranged one behind the other in the axial direction in the form of sheet metal plates 17.1 to 17 .n or 18.1 to 18.n. The spacing of the teeth 15.1 to 15 .n or 16.1 to 16.n with a certain pitch T from one another is achieved by designing or forming open-ended contactors 19.1 to 19 .n for the teeth 15.1 to 15 .n and 20.1 to 20.n for the teeth 16.1 to 16 .n of the toothed ring 9 realized. When the stator unit 4 is designed as an element of the stator unit 1 in the form of the inner stator, the open-edge slots extend from the area of the outer circumference 21 or 22 of the sheet metal plates 17.1 to 17 .n or 18.1 to 18.n in the radial direction to the surface facing the rotor 5 23 of the yoke element. The edge-open slots are also made in the axial direction coaxial to the axis of rotation R of the rotor 5 . The openings formed by the edge-open slots 19.1 to 19 .n or 20.1 to 20.n always point towards the air gap or rotor 5 . The yoke element 7 is made of a pressed powder composite material. Metal powder is used as the base material. The powders are then pressed into so-called green compacts. These are pressed either cold or under increased temperature to achieve certain properties. Post-treatment may be scheduled.

In Umfangsrichtung betrachtet gemäß Fig. 1b weisen die Zahnringe 8 und 9 in radialer Richtung wenigstens zwei Teilbereiche auf, einen ersten Teilbereich 24.1 und einen zweiten Teilbereich 25.1 beziehungsweise für den Zahnring 9 einen ersten Teilbereich 24.2 beziehungsweise einen zweiten Teilbereich 25.2. Der erste Teilbereich 24.1 beziehungsweise 24.2 ist zur Kopplung mit dem ringförmigen Jochelement 7 vorgesehen und ebenfalls ringförmig ausgeführt. Die Kopplung mit dem Jochelement 7 erfolgt dabei im Bereich der vom Rotor 5 in Einbaulage abgewandten Stirnseite 26 des Zahnringes 8 beziehungsweise 27 des Zahnringes 9. Der zweite Teilbereich 25.1 des Zahnringes 8 beziehungsweise 25.2 des Zahnringes 9 wird dabei aus einer Vielzahl von Einzelzahnelementen beschreibenden Vorsprüngen gebildet, welche mit 28.11 bis 28.1n für den Zahnring 8 und 28.21 bis 28.2n bezeichnet sind und die in Umfangsrichtung betrachtet vorzugsweise mit einer bestimmten Polteilung bezogen auf die Anordnung der Permanentmagneten am Rotor beabstandet sind. Die Einzelzahnelemente 28.11 bis 28.1 n sind bei Ausführung der Zahnringe aus gestanzten Blechplatten 17.1 bis 17.n beziehungsweise 18.1 bis 18.n als bauliche Einheit mit dem ersten Teilbereich 24.1 beziehungsweise 24.2 ausgeführt. Die Einzelzahnelemente 28.1.1 bis 28.1.n sind dann als Vorsprünge ausgebildet. Erkennbar ist ferner in der Seitenansicht der Versatz zwischen den Zahnelementen der einzelnen Zahnringe 8 und 9 zueinander in Umfangsrichtung um eine Polteilung.In the circumferential direction viewed in Fig. 1b have the toothed rings 8 and 9 in the radial direction at least two partial regions, a first portion 24.1 and a second portion 25.1 respectively for the tooth ring 9 a first portion 24.2 or a second portion 25.2. The first partial area 24.1 or 24.2 is provided for coupling to the ring-shaped yoke element 7 and is also of ring-shaped design. The coupling with the yoke element 7 takes place in the region of the end face 26 of the toothed ring 8 or 27 of the toothed ring 9 facing away from the rotor 5 in the installed position. The second section 25.1 of the toothed ring 8 or 25.2 of the toothed ring 9 is formed from a multiplicity of projections describing individual tooth elements, which are designated 28.11 to 28.1n for the toothed ring 8 and 28.21 to 28.2 n and which, viewed in the circumferential direction, preferably have a specific pole pitch are spaced based on the arrangement of the permanent magnets on the rotor. When the toothed rings are made from stamped sheet metal plates 17.1 to 17 .n or 18.1 to 18.n, the individual tooth elements 28.11 to 28.1 n are designed as a structural unit with the first partial area 24.1 or 24.2. The individual tooth elements 28.1.1 to 28.1 .n are then designed as projections. The offset between the tooth elements of the individual toothed rings 8 and 9 relative to one another in the circumferential direction by one pole pitch can also be seen in the side view.

Für die Kopplung zwischen den Zahnringen 8 und 9 und dem Jochelement 7, welches im Funktionszustand als sogenannter Rückschlußring fungiert und mechanisch die Funktion eines Tragelementes ausführt, bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Vorzugsweise wird bei Ausführung der Zahnringe aus Weicheisenblechpaketen in geschlüpfter Ausführung eine kraftschlüssige Kopplung zwischen dem Jochelement 7 und den einzelnen Blechplatten 17.1 bis 17.n beziehungsweise 18.1 bis 18.n gebildeten Zahnringes 8 beziehungsweise 9 vorgenommen. Dies kann im einfachsten Fall durch eine Preßverbindung erfolgen. In diesem Fall sind die einzelnen Elemente der Statoreinheit 4, ringförmiges Jochelement und die Zahnringe 8 beziehungsweise 9 derart hinsichtlich ihrer Abmessungen auszulegen, daß diese eine bestimmte Passung miteinander einnehmen. Im einzelnen betrifft das wenigstens die miteinander in Wirkverbindung tretenden Flächenbereiche, welche an der zum Rotor 6 ausgerichteten Stirnseite 23 des ringförmigen Jochelementes 7 ausgebildet sind und die mit diesen in Wirkverbindung tretenden Flächenbereiche an der zum Jochelement 7 hingerichteten Stirnseite 26 beziehungsweise 27 der Zahnringe 8 und 9.There are a large number of possibilities for the coupling between the toothed rings 8 and 9 and the yoke element 7 , which functions in the functional state as a so-called return ring and mechanically performs the function of a support element. Preferably, in carrying out the rings of teeth made of soft iron laminated cores in hatched embodiment, a frictional coupling between the yoke 7 and the individual sheet-metal panels 17.1 to 17 or 18.1 to 18.n formed .n the gear ring 8 and made. 9 In the simplest case, this can be done by a press connection. In this case, the individual elements of the stator unit 4 , the ring-shaped yoke element and the toothed rings 8 and 9 are to be designed with regard to their dimensions such that they assume a certain fit with one another. Specifically, this relates at least to the surface areas which are in operative connection with one another, which are formed on the end face 23 of the annular yoke element 7 aligned with the rotor 6 and the surface areas which are in operative connection with them on the end face 26 or 27 of the toothed rings 8 and 9 which is executed for the yoke element 7 ,

Andere Möglichkeiten der Kopplung zwischen den Zahnringen 8 und 9 und dem ringförmigen Jochelement in radialer und axialer Richtung bestehen in formschlüssigen Verbindungen beziehungsweise in form- und kraftschlüssigen Verbindungen. Dazu ist es beispielsweise denkbar, die Zahnringe 8 und 9 mit entsprechenden Vorsprüngen zu versehen, welche in dazu komplementär ausgeführte Vorsprünge am Jochelement 7 eingeführt werden können und mit diesem beispielsweise mittels einer Schnappverbindung formschlüssig verbunden werden können. Im einzelnen sind eine Vielzahl von Ausführungsmöglichkeiten denkbar, auf welche jedoch hier im Einzelfall nicht eingegangen werden soll, da die Möglichkeit bei Kenntnis des erfindungsgemäßen Grundgedankens im Tätigkeitsbereich des zuständigen Fachmannes liegt.Other possibilities of coupling between the toothed rings 8 and 9 and the ring-shaped yoke element in the radial and axial direction consist in positive connections or in positive and non-positive connections. For this purpose, it is conceivable, for example, to provide the toothed rings 8 and 9 with corresponding projections which can be inserted into projections on the yoke element 7 which are complementary thereto and can be positively connected thereto, for example by means of a snap connection. In particular, a large number of design options are conceivable, but these are not to be dealt with here in individual cases, since the possibility, with knowledge of the basic idea of the invention, lies in the field of activity of the competent expert.

Die Ankerwicklung 3, welche zwischen den beiden von den Zahnringen 8 und 9 gebildeten Schenkeln 13 und 14 angeordnet ist, wird direkt auf den von den Teilflächen der Stirnseiten 26 und 27 freien Bereich der zum Rotor hingerichteten Fläche 23 des Jochelementes 7 aufgewickelt. Durch die in Umfangsrichtung als Baueinheit ausgeführte Ausführung der Zahnringe 8 und 9 wird die Ankerwicklung 3 in axialer Richtung fixiert. Die Fixierung in radialer Richtung ergibt sich bei Ausführung der Statorbaueinheit 1 als Innenstator als wicklungstragende Statoreinheit 4 durch die beim Wickeln erzeugte Straffheit. Die Ankerwicklung 3 liegt dabei direkt auf einer Teilfläche 29 der zum Rotor 5 hin ausgerichteten Fläche 23 des Jochelementes 7 auf. Zur genauen Fixierung der Lage der Zahnringe 8 und 9 in axialer Richtung beim Einbau ist das ringförmige Jochelement 7 vorzugsweise in drei Teilabschnitte untergliedert, einen ersten Teilabschnitt 30, einen zweiten Teilabschnitt 31 und einen dritten Teilabschnitt 32. Der Teilabschnitt 31 bildet dabei jeweils mit den Teilabschnitten 30 und 32 in axialer Richtung einen Anschlag 33.1 beziehungsweise 33.2 für die Zahnringe 8 und 9. Die einzelnen Teilabschnitte 30, 31 und 32 bilden dabei die zum Rotor hingerichtete Fläche 23 des Jochelementes. Im einfachsten Fall werden die einzelnen Teilflächen 29 sowie die zu den Stirnseiten 26 und 27 der Zahnringe 8 und 9 hin ausgerichteten Teilflächen 34 und 35 durch Ausbildung des ringförmigen Jochelementes 7 mit unterschiedlichem Außendurchmesser d_A in axialer Richtung gebildet.The armature winding 3 , which is arranged between the two legs 13 and 14 formed by the toothed rings 8 and 9 , is wound directly onto the area of the surface 23 of the yoke element 7 which is directed towards the rotor and is free from the partial surfaces of the end faces 26 and 27 . The armature winding 3 is fixed in the axial direction by the design of the toothed rings 8 and 9 as a structural unit in the circumferential direction. The fixation in the radial direction results when the stator assembly 1 is designed as an inner stator as a winding-carrying stator unit 4 due to the tightness generated during winding. The armature winding 3 lies directly on a partial surface 29 of the surface 23 of the yoke element 7 oriented toward the rotor 5 . In order to precisely fix the position of the toothed rings 8 and 9 in the axial direction during installation, the annular yoke element 7 is preferably divided into three sections, a first section 30 , a second section 31 and a third section 32 . The section 31 forms with the sections 30 and 32 in the axial direction a stop 33.1 and 33.2 for the toothed rings 8 and 9 . The individual sections 30 , 31 and 32 form the surface 23 of the yoke element which is directed towards the rotor. In the simplest case, the individual partial surfaces 29 and the partial surfaces 34 and 35 oriented toward the end faces 26 and 27 of the toothed rings 8 and 9 are formed by forming the annular yoke element 7 with a different outside diameter d _A in the axial direction.

Die Statoreinheit 4, welche aus dem ringförmigen Jochelement 7 sowie den Zahnringen 8 und 9 und der Ankerwicklung 3 besteht, kann als komplett vormontierte Baueinheit bereitgestellt werden. Vorzugsweise sind zusätzliche Verbindungselemente zum Verspannen der Statoreinheit 4 in axialer Richtung vorgesehen. In diesem Fall ist stellvertretend ein Verbindungselement vorgesehen. Vorzugsweise sind zur Realisierung der Verspannung in axialer Richtung der Statoreinheit Endringe 37 und 38 zugeordnet, welche einen Anschlag für die Zahnringe 8 und 9 in axialer Richtung bilden. Das Verbindungselement verspannt dabei beide Endringe 37 und 38 gegeneinander. Das Verbindungselement 36 erstreckt sicht dabei durch die Zahnringe 8 und 9 sowie einen Teil des ringförmigen Jochelementes 7, insbesondere im Bereich des zweiten Teilabschnittes 31. Die axiale Verspannung erfolgt mit der dem Moment am Innenstator beziehungsweise der Statoreinheit 4 erforderlichen Vorspannung. The stator unit 4 , which consists of the annular yoke element 7 as well as the toothed rings 8 and 9 and the armature winding 3 , can be provided as a completely preassembled structural unit. Additional connecting elements are preferably provided for bracing the stator unit 4 in the axial direction. In this case, a connecting element is provided as a representative. End rings 37 and 38 , which form a stop for the toothed rings 8 and 9 in the axial direction, are preferably assigned to the stator unit in order to implement the bracing in the axial direction. The connecting element braces both end rings 37 and 38 against each other. The connecting element 36 extends through the toothed rings 8 and 9 and part of the annular yoke element 7 , in particular in the region of the second partial section 31 . The axial bracing takes place with the prestress required at the moment on the inner stator or the stator unit 4 .

Desweiteren ist aus der Fig. 1b ersichtlich, daß die Zahnringe 8 und 9 in Umfangsrichtung zur Vermeidung von Ringströmen unterbrochen ausgeführt sind. Denkbar wäre dabei auch theoretisch eine Unterteilung der Zahnringe in mehrere Einzelsegmente, was jedoch aus Einfachkeitsgründen der Montage nicht ausgeführt wird.Furthermore, it can be seen from Fig. 1b that the toothed rings 8 and 9 are designed interrupted in the circumferential direction to avoid ring currents. Theoretically, it would also be conceivable to subdivide the toothed rings into several individual segments, but this is not carried out for reasons of simplicity of assembly.

Die Fig. 2 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einer dreihphasigen Synchronmaschine mit transversaler Flußführung 2.2 den Aufbau einer Statorbaueinheit 1.2, umfassend eine, jeder Phase zugeordnete Statoreinheit 4. Die Statoreinheiten sind dazu mit 4.1, 4.2 und 4.3 bezeichnet. Jede ist identisch aufgebaut. Bezüglich des Aufbaus einer einzelnen Statoreinheit 4.1 bis 4.3 wird auf die Ausführungen in Fig. 1 verwiesen. Die einzelnen Statoreinheiten 4.1 bis 4.3 können dabei hinsichtlich ihrer Lage zueinander in axialer und radialer Richtung fixiert sein, beispielsweise mittels im einzelnen nicht dargestellter formschlüssiger Elemente. Zusätzlich besteht natürlich auch die Möglichkeit, daß die einzelnen Statoreinheiten in einem, hier nicht dargestellten Gehäuse einer Synchronmaschine 2.2 mit transvesaler Flußführung angeordnet sind. Erkennbar ist ferner der Rotor 5.2, welcher als Außenläufer ausgeführt ist. Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die Ausführungen gemäß der Fig. 1 und 2 beschränkt. Denkbar ist die Anwendung der Ausführung der Statoreinheit 4 in Synchronmaschinen mit transversaler Flußführung mit unterschiedlicher Anzahl von Phasen. Bezüglich der konkreten Ausgestaltung des Einzelelementes, insbesondere Jochelement oder Zahnring sind Modifikationen von den in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungen möglich. Die Erfindung schließt Ausführungen von Statoreinheiten ein, bei welchen die Einzelelemente ringförmig ausgestaltet sind. FIG. 2 illustrates the construction of a stator unit 1.2 , comprising a stator unit 4 assigned to each phase, using a section from a three-phase synchronous machine with transverse flux guide 2.2 . The stator units are designated 4.1, 4.2 and 4.3. Each is constructed identically. With regard to the construction of an individual stator unit 4.1 to 4.3 , reference is made to the explanations in FIG. 1. The position of the individual stator units 4.1 to 4.3 can be fixed in relation to one another in the axial and radial directions, for example by means of form-fitting elements, not shown in detail. In addition, there is of course also the possibility that the individual stator units are arranged in a housing, not shown here, of a synchronous machine 2.2 with a transvesal flow guide. Also recognizable is the rotor 5.2 , which is designed as an external rotor. The solution according to the invention is not limited to the embodiments according to FIGS. 1 and 2. It is conceivable to use the design of the stator unit 4 in synchronous machines with transverse flow guidance with a different number of phases. With regard to the specific design of the individual element, in particular the yoke element or toothed ring, modifications of the designs described in FIGS . 1 and 2 are possible. The invention includes designs of stator units in which the individual elements are configured in a ring.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

, .

1.21.2

Statorbaueinheit
stator

22

, .

2.22.2

Synchronmaschine
synchronous machine

33

Ankerwicklung
armature winding

44

, .

4.14.1

, .

4.24.2

, .

4.34.3

Statoreinheit
stator

55

, .

5.25.2

Rotor
rotor

66

, .

6.26.2

Luftspalt
air gap

77

Jochelement
yoke

88th

Zahnring
toothed ring

99

Zahnring
toothed ring

1010

Weicheiseneinheit
Soft-iron unit

1111

Weicheiseneinheit
Soft-iron unit

1212

bauliche Einheit
structural unit

1313

Schenkel
leg

1414

Schenkel
15.1-15.n Zähne
16.1-16.n Zähne
17.1-17.n Blechplatte
18.1-18.n Blechplatte
19.1-19.n randoffene Schlitze
20.1-20.n randoffene Schlitze
leg
15.1-15.n teeth
16.1-16.n teeth
17.1-17.n sheet metal plate
18.1-18.n sheet metal plate
19.1-19.n slits open to the edge
20.1-20.n slits open to the edge

2121

Außenumfang
outer periphery

2222

Außenumfang
outer periphery

2323

zum Rotor weisende Fläche des Jochelementes
surface of the yoke element facing the rotor

24.124.1

, .

24.224.2

erster Teilbereich
first section

25.125.1

, .

25.225.2

zweiter Teilbereich
second section

2626

Stirnseite
front

2727

Stirnseite
28.1-28.n Vorsprünge
front
28.1-28.n projections

2929

Teilfläche
subarea

3030

erster Teilabschnitt
first section

3131

zweiter Teilabschnitt
second section

3232

dritter Teilabschnitt
third section

33.133.1

Anschlag
attack

33.233.2

Anschlag
attack

3434

Teilfläche
subarea

3535

Teilfläche
subarea

3636

Verbindungselement
connecting element

3737

Zwischen- bzw. Endring
Intermediate or end ring

3838

Zwischen- bzw. Endring
Intermediate or end ring

Claims

1. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flux guidance, in particular a transverse flux machine with at least one phase;

1.1 with a phase associated with an armature winding ( 3 ) carrying stator unit ( 4 ; 4.1 , 4.2 , 4.3 ), which in the installed position has a rotor ( 5 ; 5.2 ) to form a, based on the axis of rotation of the rotor ( 5 ; 5.2 ) the synchronous machine ( 1 ; 1.2 ) is assigned an air gap ( 6 ) arranged in the radial direction;
2. 1.2 the stator unit comprises two rows of teeth (15.1-15.n, 16.1-16.n) arranged one behind the other in the circumferential direction, the teeth (15.1-15.n, 16.1-16.n) arranged side by side in the axial direction in the circumferential direction are staggered;

characterized by the following characteristic:
Each stator unit ( 4 ; 4.1 , 4.2 , 4.3 ) comprises an annular yoke element ( 7 ) made of a metallic powder composite and two toothed rings ( 8 , 9 ) connected to it at least once.

2. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with a transverse flow guide according to claim 1, characterized in that the toothed rings ( 8 , 9 ) with regard to their outer dimensions in number of teeth (15.1-15.n, 16.1 -16.n) are of identical construction and are arranged offset in the circumferential direction from one another by a pole pitch T.

3. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow guidance according to one of claims 1 or 2, characterized in that each toothed ring ( 8 , 9 ) or toothed ring segment from an annular element with in the circumferential direction in certain predefined Distances open-edge recesses (19.1-19.n, 20.1-20.n) on the surfaces extending away from the annular circumference of the yoke element ( 7 ) with the formation of the teeth (15.1-15.n, 16.1-16.n).

4. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine with transverse flux guidance ( 2 ; 2.2 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that each toothed ring ( 8 , 9 ) or each toothed ring segment of a laminated core from a plurality of individual in In the axial direction one behind the other arranged sheet metal elements (17.1-17.n, 18.1-18.n) is formed.

5. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow guidance according to claim 3, characterized by the following features

1. 5.1 each sheet stack is annular;
2. 5.2 each laminated core has a basic body running in the circumferential direction with projections ( 21 , 22 ) which are formed by recesses (19.1-19.n, 20.1-20.n) in the area of the circumferential surface ( 21 ; 22 ) pointing in the installed position towards the rotor ( 5 ; 5.2 ) 28.1-28.n) on;
3. 5.3 the open-edge recesses (19.1-19.n, 20.1-20.n) are arranged in certain circumferential directions at certain even distances from each other.

6. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow guidance according to claim 5, characterized in that the annular design of the laminated cores contains an interruption in the circumferential direction.

7. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow guidance according to one of claims 1 to 6, characterized in that the yoke element ( 7 ) and the toothed rings ( 8 , 9 ) are positively coupled to each other.

8. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow guidance according to one of claims 1 to 5, characterized in that the yoke element ( 7 ) and the toothed rings ( 8 , 9 ) are non-positively coupled.

9. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow control according to claim 8, characterized in that the non-positive coupling is realized via a press connection.

10. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow guidance according to one of claims 1 to 9, characterized by the following features:

1. 10.1 the yoke element ( 7 ) comprises at least three sections ( 30 , 31 , 32 ) - a first section ( 30 ), a second section ( 31 ) and a third section ( 32 );
2. 10.2 the two toothed rings ( 8 , 9 ) are each assigned to the first and third subsections ( 30 , 32 ) and the armature winding ( 3 ) to the second subsection ( 31 );
3. 10.3 the second section ( 31 ) each forms a stop surface ( 33.1 , 33.2 ) in the axial direction for the toothed rings ( 8 , 9 ).

11. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow guidance according to claim 10, characterized by the following features:

1. 11.1 each toothed ring ( 8 , 9 ) is also assigned an end plate ( 37 , 38 ) to limit the mobility in the axial direction;
2. 11.2 with means for generating a bracing of the elements tooth ring ( 8 , 9 ), yoke element ( 7 ) and end plate ( 37 , 38 ) in the axial direction.

12. Stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow guidance according to one of claims 10 or 11, characterized in that the yoke element ( 7 ) is made in several parts in the circumferential direction.

13. A stator module (1; 1.2) for a synchronous machine with transverse flux (2; 2.2) according to one of claims 1 to 12, characterized in that said an inner stator of the synchronous machine (2, 2.2) is formed.

14. stator assembly ( 1 ; 1.2 ) for a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flux control according to one of claims 1 to 13, characterized in that these a plurality of stator units ( 4 ; 4.1 , 4.2 , 4.3 ) corresponding to the number of phases the synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) comprises.

15. synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) with transverse flow guidance, in particular transverse flow machine;

1. 15.1 with at least one phase;
2. 15.2 with a rotor ( 5 ; 5.2 );
3. 15.3 with a stator assembly ( 1 ; 1.2 ) according to one of claims 1 to 15.

16. Synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) according to claim 15, characterized in that the rotor ( 5 ; 5.2 ) is designed as an external rotor.

17. Use of a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) according to one of claims 15 or 16 as a motor.

18. Use of a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) according to one of claims 15 or 16 as a generator.

19. Use of a synchronous machine ( 2 ; 2.2 ) according to one of claims 17 or 18 in a vehicle.